Polytrope - Polytrope

Normalizovaná hustota jako funkce délky stupnice pro širokou škálu polytropních indexů

V astrofyzice , je polytrope týká roztoku Lane-Emden rovnice , v níž tlak závisí na hustotě v podobě

kde P je tlak, ρ je hustota a K je konstanta o úměrnosti . Konstanta n je známá jako polytropický index; Všimněte si však, že polytropický index má alternativní definici jako n jako exponent.

Tento vztah nemusí být interpretován jako stavová rovnice , která uvádí P jako funkci obou ρ a T ( teploty ); v konkrétním případě popsaném polytropovou rovnicí však existují další další vztahy mezi těmito třemi veličinami, které společně určují rovnici. Jedná se tedy pouze o vztah, který vyjadřuje předpoklad o změně tlaku s poloměrem, pokud jde o změnu hustoty s poloměrem, čímž se získá řešení rovnice Lane – Emden.

Někdy slovo polytrop může odkazovat na stavovou rovnici, která vypadá podobně jako výše uvedený termodynamický vztah, i když je to potenciálně matoucí a je třeba se mu vyhnout. Je lepší označovat samotnou tekutinu (na rozdíl od řešení rovnice Lane – Emden) jako polytropickou tekutinu . Stavová rovnice polytropické tekutiny je dostatečně obecná, že takto idealizované tekutiny nacházejí široké uplatnění mimo omezený problém polytropů.

Polytropic exponent (z polytrope) bylo prokázáno, že je ekvivalentní k tlaku derivátu na objemový modul , kde její vztah k Murnaghan stavové rovnice byla také prokázána. Polytrope relace je proto nejvhodnější pro podmínky relativně nízkého tlaku (pod 107  Pa ) a vysokého tlaku (nad 10 14  Pa), kdy je tlaková derivace objemového modulu, která je ekvivalentní indexu polytrope, téměř konstantní.

Ukázkové modely podle polytropního indexu

Hustota (normalizovaná na průměrnou hustotu) versus poloměr (normalizovaný na vnější poloměr) pro polytrop s indexem n = 3.

Obecně se zvyšuje polytropický index a distribuce hustoty je více vážena směrem ke středu ( r = 0 ) těla.

Reference

Viz také